不稳固围岩倾斜矿体回采工艺技术研究.pdf

I S S N l 6 7l一2 9 0 0 C N 4 3一l 3 4 7 ／ T D 采矿技术第8卷第4期 Mi n i n g T e c h n o l o g y，Vo 1 ． 8， N o ． 4 2 0 0 8年 7月 J u l y 2 0 0 8 不 稳 固 围岩 倾 斜 矿 体 回 采 工 艺 技 术 研 究 王 林 铜陵有色金属集团股份有限公司安庆铜矿 ， 安徽 安庆市2 4 6 1 3 1 摘要 2 矿体是安庆铜矿主矿体之一 ， 具有矿 岩稳定性较 差， 产状复杂等特 点。为确保 2 矿体安全、 顺利回采 ， 在 岩石力学研 究的基础 上， 安庆铜矿开展 了不稳 固围岩倾斜矿体 回采．T - - 艺技术研究工作， 解决 了施工过程 中的一 系列技术难题 ， 大幅度提 高 了2 矿体开 采的生产能力。 关键词 不稳固围岩 ； 倾斜矿体； 采矿方法 1 概述 安庆铜 矿是大型铜铁采选企业 ， 设计 日采选能 力 3 5 0 0 t 。2 矿体为矿山主矿体之一， 赋存于 F 、 F 断层之间， 为矽卡岩型铜铁矿床。2 矿体产状复杂， 矿体走向大致东西 ， 走 向长 4 2 0 m， 倾角 3 5 。一 6 0 。 ， 平均厚度 2 0 m左右。 一4 6 0 m 以下东部区域为厚 大、 急倾斜矿体， ⋯ 4 0 0 4 6 0 m区域为中厚、 倾斜 矿体 ， ⋯ 4 6 0 5 1 0 m西部区域呈中厚 、 缓倾斜 、 水 平矿体 。矿体上盘围岩主要有矽卡岩 、 闪长岩 ， 下盘 围岩为大理岩 ， 形状呈弯曲透镜状。 2 矿体原采用中深孔 分段空场 法回采 ， 设计 生 产规模为 5 0 0 t ／ d ， 但 因矿岩稳定性 较差、 采场结构 参数不合理 等 因素 的影 响， 生 产规模 一 直维持 在 3 0 0 3 5 0 t ／ d左右 。岩石力学研究成果 和前期生产 的实践表明， 2 矿体上盘围岩的稳定性状况较差 ， 围 岩会出现较大范围的垮落 ， 造成矿石严重贫化 ， 施工 安全不能保证 。为此 ， 安庆铜矿在岩石力学研究 的 基础上， 选择 2 一8为实验采场 ， 开展 了不稳 固围岩 倾斜矿体回采工艺技术研究。 2 回采工艺技术研究 2 ． 1 试验采场的选定 试验采场应选择在具有代表性的矿段 ， 从而使 其工业试验研究对合理确定 2 矿体 的采矿方法、 回 采工艺具有 良好的指导意义。 ⋯ 4 0 0 4 6 0 mV I 线 以东 的 8 采场 ， 位于 2号矿体的中西 部 ， 顶底板围 岩节理 、 裂隙较为发育 ， 局部稳定性较差 ， 矿石具有 原生分带特征 ， 具有代表性 ， 适合作 为实验采场 。 2 ． 2 开采技术条件 试验采场的矿体为矽卡岩型铜铁矿床， 矿体下 盘倾角为 4 5 。 一 5 0 。 ， 上盘倾角约为 4 0 。 一 4 8 。 ， 矿体 平均厚度为 3 4 ． 4 m。 下盘围岩为大理 岩 ， 上盘围岩为闪长岩。矿石 主要为 F e c u 、 F e 、 S KC u 3种类型 。现场工程调 查和评价显示 ， 该处矿岩稳定性属中等偏下。 2 ． 3 采矿方法的确定 根据 2 矿体的开采技术条件 ， 在技术上可行 的 采矿方法有 中深孔分段空场法 、 上向水平分层充填 法和下向深孔高分段空场法。通过对上述 3 种采矿 方法的优缺点和技术经济综合分析后， 确定试验采 场采用下向深孔高分段空场法方案。试验采场垂直 矿体走 向布置 ， 长度为矿体厚度 ， 宽度为 1 5 m； 自下 而上分为 3 个分段， 分段高度 2 0 m， 各分段布置凿 岩平巷和切割横巷 ， 垂直下向平行深孔 V C R法逐层 爆破形成切割槽 ， 以切割槽为 自由面 自下往上用下 向扇形深孔分段侧 向爆破落矿 ； 采场底部采用平底 结构 ， 铲运机出矿。 2 ． 4 采切工程布置 在采场底部布置铲运机出矿巷 、 出矿进路 ， 进路 间距为 1 21 5 m， 平底结构宽度为 1 5 m， 长度为矿 体水平厚度， 高度为 3 m。 分段凿岩平巷布置在采场下盘 ， 断面为 3 m 3 ． 5 m； 切割横巷垂直矿体走 向布置在采场的上盘 ， 断面为 5 m3 ． 5 m。 2 ． 5 采场支护技术 借鉴国内其他矿山的经验， 采用长锚索超前支 护技术对上盘围岩进行加 固。即在分段水平矿体上 盘的巷道内呈扇形布置 3排长锚索钻孔 ， 每排 5个 ， 排距 3 ． 0 m， 孔径为 6 0 m m， 孔深 8 ． 0 m。采用前进 维普资讯 1 0 采矿技术 式注浆工艺进行锚索注浆。 试验表明， 采用了长锚索护顶技术后， 上盘围岩 稳固状况 良好 ， 未发生过较大面积垮落 ， 保障了施工 的安全。 2 ． 6回采爆破方案与工艺 深孑 L 爆破崩矿具有劳动生产率高 、 回采强度大 、 作业安全 、 操作方便和采矿成本低等优点 ， 因此在厚 大矿体开采 中广泛应用 。针对 2 矿体 的实际情况 ， 采用 自下而上的 回采顺序 ， 用 1 0 0 m m 孑 L 径 V C R 法拉槽 ， 以切割槽为 自由面， 用下向和上向平行扇形 深孑 L 侧向爆破崩矿。 1 炮孔直径 。采用 G M 一1 0 0型高风压潜孔 钻机钻凿垂 直下 向平行 深孔 和扇形 深孑 L ， 孑 L 径为 q l 0 0 mm。 2 炮孑 L 排距和孑 L 距。漏斗爆破试验表明 ， 直 径 q 6 5 m m 的炮孑 L ， 装填 2 岩石乳化炸药 重量 6 5 8 g ， 最佳埋深为0 ． 8 8 m。由公式 ／ Q ／ 9 o 计算出孔径为 1 0 0 mm的炮孑 L 装填重量为 7 k g 的药包时 ， 最佳埋置深度为 1 ． 9 4 m， 由此确定炮孑 L 排距和间距均为 2 ． 0 m。 3 最小抵抗线 。采用经验公 式 、 孑 L 径的 比值 和经验参数 3种方法计 算 ， 得出的最小抵抗线分别 为 2 ． 5 5 ， 2 ． 5～ 2 ． 7 2， 2 ． 5～ 2 ． 6 1 m， 对数据进行分析 比较并结合矿山以往的生产实 际， 最终综合确定出 试验采场深孔侧 向爆破的最小抵抗线为 2 ． 5 m。 4 孑 L 底距和炸药单耗。按经验公式 1 7 , 1 ． 2 w 计算 ， 深孑 L 侧向爆破 的孑 L 底距 为 3 ． 0 m。在参 考 2 矿体 以往的实践基础上 ， 炸药单耗选取为 0 ． 5 k g ／ t 。 5 堵塞长度。侧向崩矿上向或下 向扇形深孑 L 爆破 的堵塞长度按 h 0 ． 6～0 ． 8 W1 ． 5～ 2 ． 0 m 进行填塞， 且相邻炮孑 L 采用交错不同的填塞长度， 以 免孑 L 口附近过度破碎和凿岩巷道的眉线破坏。 上向平行扇形深孑 L ， 以切割槽 为 自由面进行侧 向爆破崩矿。 2 ． 7 采场出矿及充填 2 ． 7 ． 1 采场出矿 试验采场采用分段爆破 、 阶段 出矿的方式 ， 铲运 机从 出矿进路装矿后 ， 通过出矿巷道 、 中段运输巷运 输至溜井下放至下部运输水平。 试验采场从 2 0 0 6年 1月开始进行采切工程施 工， 3月初结束； 2 0 0 6年 3月开始深孑 L 凿岩工作 ． 4 月初结束； 4月开始采场切割槽爆破、 采场爆破以及 采场出矿； 采场出矿时间为4月至7月底； 随即采场 开始进行充填， 采场充填至 8 月中旬结束。 试验采场 出矿量统计数据表明 ， 试验采场 出矿 生产能力为 1 1 7 4 t ／ d ， 铲运机的出矿台效达 3 9 1 t ／ 台 班。试验采场从采准切割施工开始至充填完毕， 总 计时间为 8个半月 ， 共出矿 1 4 3 2 4 7 t ， 采场生产 能力 为 5 6 1 t ／ d ， 月生产能力达近 1 6 8 3 0 t 。 2 ． 7 ． 2 采场充填 根据房柱法 回采方案 ， 实验采场为一步骤 回采 单元， 为保障二步骤单元的顺利 回采 ， 应进行嗣后胶 结充填。 充填胶结材料采用 3 2 ． 5级普通硅酸盐水泥 ， 充 填灰砂配比 自下而上分 别按 1 4 ， 1 6， 1 1 0， 1 8 ， 1 1 0， 1 8 ， 1 1 0交替进行 ， 接顶配比为 1 4 ， 充填浓度 达 7 1 ％ 以上 。 采场 出口均采用柔性封闭。 封闭墙位置在保证 安全 的前提下应尽可能靠近采空区 ， 以减少胶结 充 填量 ， 降低生产成本 。 采场脱水采用塑料波纹脱水管和柔性封闭墙联 合进行脱水 ， 在采场 的上 、 下盘铺设一条脱水管路。 2 ． 8 试验采场的主要技术经济指标 试验采场在稳定性研究和采场结构参数优化的 基础上 ， 采用 1 0 0 mm孑 L 径 V C R法拉槽 的深孑 L 高 分段采矿法 ， 实现 了安全高效回采 ， 取得 了良好的技 术经济指标 采场生产能力 5 6 1 t ／ d ； 铲运机出矿效率 3 9 1 t ／ 台班 ； 千吨采切比 4 3 ． 8 m ／ k t 深孑 L 凿岩台效 2 0～2 5 r n ／ 台班 ； 每米炮孑 L 崩矿量 1 2 ． 9 t 采矿炸药单耗 0 ． 5 0 k g ／ t ； 采矿损失率 3 ． 0 6 ％ ； 采矿贫化率 1 ． 8 5 ％。 3 结 论 长锚索超前支护不稳 固围岩技术和 1 0 0 mm 孑 L 径 V C R法拉槽、 深孑 L 侧向爆破高分段采矿法在安 庆铜矿 的应用成功 ， 解决 了困饶矿山多年 的矿石贫 化、 损失大、 作业不安全、 生产能力低等一系列技术 难题 ， 取得了显著的经济效益 ， 为矿 山持续高产、 稳 产提供了技术保证。 收稿 日期 2 0 0 8 0 2 2 0 维普资讯